一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，包括機(jī)殼、鏡頭和控制裝置，其特征在于該照相機(jī)還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和與其連接的外圍設(shè)備，外圍設(shè)備包括可觸摸顯示屏、數(shù)碼相機(jī)模塊、無線網(wǎng)卡、GPS模塊、加速計(jì)、重力感應(yīng)器、陀螺儀、慣性導(dǎo)航儀和存儲(chǔ)卡；數(shù)碼相機(jī)模塊分別與可觸摸顯示屏和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向連接；存儲(chǔ)卡分別與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和數(shù)碼相機(jī)模塊雙向連接；慣性導(dǎo)航與增強(qiáng)算法芯片連接，為其提供數(shù)據(jù)來源；慣性導(dǎo)航算法芯片通過與陀螺儀，重力感應(yīng)，加速計(jì)的單向連接，獲得外部數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)卡和GPS與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向鏈接，為其提供定位數(shù)據(jù)；算法芯片與可觸摸屏幕雙向連接。該相機(jī)可進(jìn)行虛擬物體設(shè)計(jì)和與現(xiàn)實(shí)圖景的結(jié)合。
【專利說明】一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像采集技術(shù)，具體是一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 照相機(jī)是攝影愛好者必不可少的工具，同時(shí)也是居家或外出旅游留存寶貴記憶的 重要載體之一。傳統(tǒng)照相所拍攝的即是實(shí)景，缺少個(gè)性化的樂趣。為了增加一些小樂趣，很 多玩友對(duì)照片進(jìn)行后期處理，對(duì)照片進(jìn)行修改。
[0003] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來被眾多廠商看好的一項(xiàng)技術(shù)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍 事、醫(yī)療和傳媒等領(lǐng)域。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)分支，在70年代就已經(jīng)有 使用該技術(shù)的設(shè)備出現(xiàn)。但是，由于該技術(shù)對(duì)硬件設(shè)備的要求極高，以及相關(guān)圖形算法的不 完善，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展停滯了很長(zhǎng)的一段時(shí)間。如今，硬件很強(qiáng)大，已經(jīng)可以滿足增強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本要求。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)照相機(jī)獲得的真實(shí)場(chǎng)景，可以生成玩友想要的 個(gè)性化相片。
[0004] 在 申請(qǐng)人:檢索的范圍內(nèi)，尚未見到具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的照相機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)。該 照相機(jī)能夠在常規(guī)拍攝的同時(shí)，將虛擬物體添加到拍攝畫面中，具有個(gè)性化定制功能，且功 能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易等特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，包括機(jī)殼、鏡 頭和控制裝置，其特征在于該照相機(jī)還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和與其連接的外圍設(shè)備，所 述外圍設(shè)備包括可觸摸顯示屏、數(shù)碼相機(jī)模塊、無線網(wǎng)卡、GPS模塊、加速計(jì)、重力感應(yīng)器、 陀螺儀、慣性導(dǎo)航儀和存儲(chǔ)卡；所述數(shù)碼相機(jī)模塊分別與可觸摸顯示屏和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯 片單向連接；存儲(chǔ)卡分別與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和數(shù)碼相機(jī)模塊雙向連接；慣性導(dǎo)航與增強(qiáng) 算法芯片連接，為其提供數(shù)據(jù)來源；慣性導(dǎo)航算法芯片通過與陀螺儀，重力感應(yīng)，加速計(jì)的 單向連接，獲得外部數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)卡和GPS與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向鏈接，為其提供定位數(shù) 據(jù)；算法芯片與可觸摸屏幕雙向連接。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明照相機(jī)可以滿足人們?cè)谂恼諘r(shí)根據(jù)需求增添虛擬元素的 愛好，為傳統(tǒng)的拍照增添了一份樂趣和意義；同時(shí)，省去了后期再制作的麻煩；而且，本發(fā) 明照相機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便（操作都是通過觸屏完成），符合人們目前使用智能手機(jī)等電 子產(chǎn)品的習(xí)慣。本發(fā)明的特點(diǎn)具體是：
[0008] 首先，提供在個(gè)性化定制功能，除了隨機(jī)提供的幾種拍攝解決方案外，用戶還可根 據(jù)配套的軟件進(jìn)行深度定制，根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行虛擬物體的設(shè)計(jì)。
[0009] 其次，本發(fā)明從外觀上看與傳統(tǒng)相機(jī)無差異，方便使用，且在使用過程中不會(huì)有手 持不適的感覺。
[0010] 第三，操作簡(jiǎn)單，用戶只需要選擇個(gè)性化方案，即可和傳統(tǒng)相機(jī)一樣進(jìn)行使用，操 作非常簡(jiǎn)單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)一種實(shí)施例的系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)一種實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖3是本發(fā)明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)一種實(shí)施例的工作流程框圖。
[0014] 圖4是本發(fā)明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)一種實(shí)施例的軟件設(shè)計(jì)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)（簡(jiǎn)稱照相機(jī)或相機(jī)，參見圖1-4)包括機(jī)殼、 鏡頭和控制裝置等，其特征在于該照相機(jī)還包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片（簡(jiǎn)稱算法芯片）和與 其連接的外圍設(shè)備，所述外圍設(shè)備包括可觸摸顯示屏、數(shù)碼相機(jī)模塊、無線網(wǎng)卡、GPS模塊、 加速計(jì)、重力感應(yīng)器、陀螺儀、慣性導(dǎo)航儀和存儲(chǔ)卡；所述數(shù)碼相機(jī)模塊分別與可觸摸顯示 屏和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向連接；存儲(chǔ)卡分別與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和數(shù)碼相機(jī)模塊雙向連 接；慣性導(dǎo)航與增強(qiáng)算法芯片連接，為其提供數(shù)據(jù)來源；慣性導(dǎo)航算法芯片通過與陀螺儀， 重力感應(yīng)，加速計(jì)的單向連接，獲得外部數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)卡和GPS與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向鏈 接，為其提供定位數(shù)據(jù)；算法芯片與可觸摸屏幕雙向連接。實(shí)際使用的外圍設(shè)備可以組配、 安裝或集成在一起。
[0017] 本發(fā)明相機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)（參見圖1)是四層結(jié)構(gòu)，界面Π層是作為人際交互 界面存在，是該產(chǎn)品與用戶的唯一交互途徑，也是決定產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的最直接選項(xiàng)；增強(qiáng)現(xiàn) 實(shí)算法層（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片）是該產(chǎn)品的核心算法層，該層通過綜合現(xiàn)有的慣性導(dǎo)航技 術(shù)，動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)和虛實(shí)混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一功能；驅(qū)動(dòng)層是基礎(chǔ)層，該產(chǎn)品的硬件部分的驅(qū) 動(dòng)都在此部分集成；硬件層包括了重力感應(yīng)器，無線網(wǎng)卡，陀螺儀和顯示屏等，這些硬件是 組成該產(chǎn)品的構(gòu)件層。所述外圍設(shè)備連接到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片上。
[0018] 本發(fā)明相機(jī)的算法芯片可根據(jù)外圍設(shè)備提供的動(dòng)態(tài)信息，結(jié)合實(shí)景照片，經(jīng)過增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法計(jì)算后，生成用戶需要的虛擬鏡像。數(shù)碼相機(jī)模塊可以將真實(shí)場(chǎng)景數(shù)字化。如 果用戶不需要使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，那么真實(shí)場(chǎng)景數(shù)字化信息直接輸出到顯示屏上，與平常 使用相機(jī)一樣；如果選擇使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，則將數(shù)字化的場(chǎng)景輸出給增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片。 該算法芯片根據(jù)所連接硬件設(shè)備的信息以及用戶的行為在實(shí)景圖片的基礎(chǔ)上生成一副新 的圖片輸出到顯示屏上，此時(shí)，在屏幕上顯示的即為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)后的圖像。該圖像可以同傳統(tǒng) 相機(jī)一樣輸出為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照片。
[0019] 本發(fā)明照相機(jī)可在動(dòng)態(tài)的在照片上添加虛擬物體，該發(fā)明使用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來 完成這一功能。在傳統(tǒng)的照相機(jī)基礎(chǔ)上，增添通過設(shè)備的組合為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供 基本數(shù)據(jù)和手段，通過這些數(shù)據(jù)的計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在實(shí)景照片中添加虛擬景物的功能。
[0020] 本發(fā)明相機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片包括如下軟件設(shè)計(jì)（參見圖4)。
[0021] 為了更好的增加用戶體驗(yàn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了用戶體驗(yàn)?zāi)K，通過該模塊用戶可以自 定義編輯所需圖案。該模塊從功能上分為三大部分：圖形繪制功能模塊、定位功能處理模 塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊。
[0022] 首先，圖形繪制功能模塊。該模塊包括基本2D圖形小模塊和基本3D圖形小模塊， 主要用于實(shí)現(xiàn)基本2D圖形和基本3D圖形的繪制?；?D圖形繪制主要包括：繪制正方 形，繪制直線，繪制圓形，文本繪制以及著色功能；基本3D圖形繪制主要包括：球體的繪制， 四面體的繪制，立方體的繪制，射線的繪制，渲染處理，對(duì)〇bj文件的解析，可以獲得資源的 頂點(diǎn)，法線和紋理信息等；實(shí)現(xiàn)了基于矩形和圓形的碰撞檢測(cè)方法。
[0023] 其次，定位功能處理模塊。該模塊包括實(shí)現(xiàn)四種定位方法小模塊：（l)GPS定位小 模塊：使用GPS功能對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行定位小模塊；（2)基于WiFi無線熱點(diǎn)的定位方法小模 塊；（3)基于基站的定位方法小模塊和（4)慣性檢測(cè)系統(tǒng)小模塊。同時(shí)使用兩種以上定位方 法進(jìn)行定位，可以有效提高定位的精度。另外，本發(fā)明還提供了離線地圖輔助定位小模塊。 由于網(wǎng)絡(luò)的不確定性，針對(duì)定位失敗的可能，該模塊還加入了超時(shí)檢測(cè)機(jī)制，針對(duì)四種定位 方法可能遇到的問題進(jìn)行及時(shí)處理。
[0024] 最后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊。該模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和管理。對(duì)數(shù)據(jù)的訪問 分為對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的訪問和對(duì)本地SD卡資源的訪問；對(duì)數(shù)據(jù)的管理主要是對(duì)圖形繪制屬性 表的創(chuàng)建和維護(hù)。
[0025] 對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，使用基于URI地址訪問的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行訪問，提供超 時(shí)檢測(cè)功能，對(duì)地址的有效性和網(wǎng)絡(luò)的通暢性進(jìn)行檢驗(yàn)。如果出錯(cuò)，采用及時(shí)報(bào)錯(cuò)給用戶， 詢問處理方式或退出程序。如果資源有效，根據(jù)用戶選擇來確定是否將該資源保存到本地。
[0026] 對(duì)本地SD卡資源訪問，同樣是采用URI地址的方式進(jìn)行訪問。在校驗(yàn)地址格式 正確后，還要對(duì)程序的權(quán)限進(jìn)行檢驗(yàn)，在許可的權(quán)限內(nèi)可以對(duì)SD卡中的內(nèi)容進(jìn)行訪問和更 改。
[0027] 圖形控制屬性表是為了提高系統(tǒng)性能而構(gòu)建的數(shù)據(jù)表。它主要包括兩張表，一張 用于記錄圖形坐標(biāo)點(diǎn)的信息，另一張用于記錄坐標(biāo)點(diǎn)的色彩信息。針對(duì)所述兩張表的內(nèi)容， 本發(fā)明提供了基本的數(shù)據(jù)庫的增、刪、改、查功能：增，增加：增加表內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)目；刪，刪 除：刪除表中的某一項(xiàng)數(shù)據(jù)；改，更改：更改某一坐標(biāo)的相應(yīng)信息，對(duì)于同一坐標(biāo)點(diǎn)的不同 時(shí)間的狀態(tài)，使用時(shí)間參數(shù)作為區(qū)分；查，查詢：查詢某一時(shí)刻的某一坐標(biāo)點(diǎn)的信息。
[0028] 本發(fā)明照相機(jī)的工作流程設(shè)計(jì)是（參見圖3):
[0029] (1)程序初始化，初始化所有用到的硬件設(shè)備。如果有設(shè)備不能工作，則提示用戶 錯(cuò)誤信息后，結(jié)束程序。
[0030] (2)通過用戶的選擇，確定畫布是實(shí)景還是圖片。實(shí)景是通過設(shè)備的攝像頭獲得實(shí) 際圖像作為背景信息。畫布則為保存在存儲(chǔ)卡中的圖片信息。
[0031] (3)確定繪制圖形的坐標(biāo)。坐標(biāo)的來源有兩種方式，一種是程序自身定義，這個(gè)須 有用戶指定，其在屏幕上指定繪制點(diǎn)；另一種是通過傳感器設(shè)備動(dòng)態(tài)獲取的。為了解決獲得 動(dòng)態(tài)坐標(biāo)的問題，通過多種定位方式，確定使用者位置；其次，通過重力感應(yīng)器，對(duì)用戶行為 進(jìn)行監(jiān)控；最后通過陀螺儀，加速度計(jì)對(duì)用戶的行為進(jìn)行慣性跟蹤，從而達(dá)到跟蹤注冊(cè)的目 的。
[0032] (4)繪制圖形時(shí)，根據(jù)素材的來源，使用不同的方式獲取資源。
[0033] (5)依據(jù)坐標(biāo)信息，在指定坐標(biāo)出生成虛擬圖像。
[0034] (6)將最后繪制的圖像輸出到移動(dòng)顯示屏幕上或進(jìn)一步打印為照片。
[0035] 為了提供更好的個(gè)性化設(shè)計(jì)和體驗(yàn)，本發(fā)明照相機(jī)的進(jìn)一步特征是，還提供一款 用于繪制虛擬景物的模塊，通過該模塊與相應(yīng)的硬件配合，可以繪制出用戶想要的虛擬景 物，而后將該虛擬景物導(dǎo)入到本發(fā)明所述的照相機(jī)中，并與現(xiàn)實(shí)照片相結(jié)合，便可實(shí)現(xiàn)更有 個(gè)性化、更具特色和意義的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)圖像。
[0036] 本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，包括機(jī)殼、鏡頭和控制裝置，其特征在于該照相機(jī)還包括增強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)算法芯片和與其連接的外圍設(shè)備，所述外圍設(shè)備包括可觸摸顯示屏、數(shù)碼相機(jī)模塊、無 線網(wǎng)卡、GPS模塊、加速計(jì)、重力感應(yīng)器、陀螺儀、慣性導(dǎo)航儀和存儲(chǔ)卡；所述數(shù)碼相機(jī)模塊 分別與可觸摸顯示屏和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片單向連接；存儲(chǔ)卡分別與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)算法芯片和數(shù) 碼相機(jī)模塊雙向連接；慣性導(dǎo)航與增強(qiáng)算法芯片連接，為其提供數(shù)據(jù)來源；慣性導(dǎo)航算法 芯片通過與陀螺儀，重力感應(yīng)，加速計(jì)的單向連接，獲得外部數(shù)據(jù)；無線網(wǎng)卡和GPS與增強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)算法芯片單向鏈接，為其提供定位數(shù)據(jù)；算法芯片與可觸摸屏幕雙向連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，其特征在于該相機(jī)設(shè)計(jì)了用戶體驗(yàn)?zāi)K，通 過該模塊用戶可自定義編輯所需圖案；該模塊分為：圖形繪制功能模塊、定位功能處理模 塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模塊； 所述圖形繪制功能模塊，包括基本2D圖形小模塊和基本3D圖形小模塊； 所述定位功能處理模塊用于實(shí)現(xiàn)四種定位方法小模塊：（l)GPS定位方法小模塊；(2) 基于WiFi無線熱點(diǎn)的定位方法小模塊；（3)基于基站的定位方法小模塊和（4)慣性檢測(cè)系 統(tǒng)小模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，其特征在于所述的用戶體驗(yàn)?zāi)K還包括離線 地圖輔助定位模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，其特征在于所述的用戶體驗(yàn)?zāi)ＤK還包括超 時(shí)檢測(cè)機(jī)制，針對(duì)四種定位方法可能遇到的問題進(jìn)行及時(shí)處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)照相機(jī)，其特征在于該相機(jī)還提供一款用于繪制虛擬 景物的模塊，通過該模塊與相應(yīng)的硬件配合，可繪制出用戶想要的虛擬景物，而后將該虛擬 景物導(dǎo)入到所述照相機(jī)中，并與現(xiàn)實(shí)照片相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)照片。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK104144287SQ201410286855
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】紀(jì)策 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所